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恒星降生 | 星系形成

2019-05-25 00:17:18 暂无 阅读:870 评论:0

天文学家提出了一种新的“星系形成理论”,在上世纪80年月提出的星系形成理论根蒂长进行了增补,加倍正确地描述了星系的形成过程。据国外媒体报道,曩昔20多年,天文学家使用严寒暗物质理论作为注释宇宙若何在130亿年前宇宙大爆炸之后降生,以及直到现今进化成为纤维丝状、多星系的宇宙收集。然而今朝科学家最新研究提出了星系形成的一种新理论。

我们能够对星系的形成过程做一些推想。1.扭转星系

与扭转恒星胎对照起来,扭转星系胎就太大了。它的质量要大1000亿倍。体积要大万亿倍。所以,它的角动量是极为伟大的。如许,它有或者是汗青残存。

它后天(降生之后)成长的或者性对照大。例如,银河系就在络续地肢解临近的大、小麦哲伦云,并以此强大本身。本星系群的老迈,仙女座M31的星光向紫色端移动,这解说,它和我们银河系正在彼此向着对方活动,未来有或者形成一个大的扭转星系。

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它们弗成能形成椭圆星系。这是因为:

(1)这是两个大系统的融合,不是两个刚体的碰撞。两个星系的成员都碰撞的或者性是没有的。

(2)它们都具有伟大的角动量。形成椭圆星系意味着零角动量。而两个矢量相加的需要前提是,它们感化在统一物体上。这在两个系统上是基本弗成能的。

(3)两个矢量对消的前提是,它们巨细相等、偏向相反。它们的巨细不大或者相等。对方的质量是我们的两倍,直径也是我们的两倍。从图2.16来看,它们的角动量是几乎垂直的。

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图2.16

这里,我们简洁认识一下碰撞过程中角动量的转变。见图3.8,两粒子A、B相向而行。这时的角动量守恒是说,它们相对于它们的质量中心O的角动量在碰撞的前后是不会发生转变的。若是两个粒子没有自转,并且,它们又正面向对方活动(图中两条虚线重合);那么,它们的角动量等于零。注重,两个前提,正碰和无自转,必需都知足才会获得零角动量的究竟。

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图3.8

若是一个粒子是扭转的。那么,这个两粒子系统的角动量就不是零。碰撞前后是一般的。

两个星系融合的情形天然会复杂好多。然则,上面的思路照样能够用的。也就是说,系统的角动量等于子系统相对系统质心的角动量与各子系统本身角动量的矢量和。显然,在银河系与仙女星系或者的融合中,获得系统角动量等于零的或者性几乎是没有的。

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图3.9

商议还能够进一步。见图3.9,我们来剖析包含两个扭转子系统A、B的系统的角动量。假设它们的质心发生正碰。显然,子系统B的成员相对于系统中心O的角动量与相对于簿子系统中心B的角动量相差不大。

在子系统A中,两点P、Q处成员的速度向着或许背着系统中心,它们相对于中心的角动量等于零。这两处上面的成员相对于系统中心的角动量偏向与相对于子系统中心的沟通。下面的成员的相反。就是说,子系统成员相对于系统中心O的角动量或者要比相对于簿子系统的小。不外,上面的成员显着多于下面的。而且,相对于系统中心O,单个上面成员的角动量比单个雷同位置的下面成员的大。所以,相对于系统中心O来说,子系统A的角动量也不等于零。显然,系统的角动量不等于零。

从上面关于角动量的商议能够想到,扭转星系的角动量是非常不轻易消散的。所以,在宇宙大爆炸发生前的碰撞中,只要碰撞不是完全正确地同时发生,诸多扭转星系的角动量或者会残存一些。

整个本星系群未来或者形成一个大扭转星系。

将形成扭转星系的大扭转气团或者显现对照早。然则,起头它只是一个(比四周)高密度的孤立系统。个中心密度远未达到宇宙密度的3倍。所以,它不是星系胎。2.椭圆星系

即将形成椭圆星系胎的孤立气团在中央区域显现的或者性对照大一点。

这里要强调一点。与引力不不乱说法论断星系胎显现在恒星胎之前相反。凭据《恒星发源动力学》,星系胎必然显现在恒星胎之后。这首要是因为降生时间与孤立气团的巨细无关,它只取决于气团中心的密度。若是星系胎先于恒星胎显现,那么,形成的就是一个星系级的大恒星,而不是包含了千亿颗恒星的星系。

椭圆星系或者形成于其成员恒星显现之后。在扭转系统之间的空间内一些恒星或者形成一个系统。3.银河系

实际上,银河系与太阳系有以下配合特点。

① 它们都有整体角动量。或许说,它们都在扭转。

② 它们的首要成员,或许说大多数成员都分布在赤道面(与系统角动量垂直、过系统质心的平面)上。这些成员本身(相对其质心)的角动量根基上与系统角动量偏向沟通。或许说,成员的自转偏向与公转偏向沟通,各个成员的公转偏向也根基上沟通,根基上在统一平面内。只有少数破例。

③ 它们都有“另类”成员。就是上面所说的破例。个中首要者,太阳系中是彗星;银河中是球状星团。它们的分歧只是巨细。

所以,它们有配合的动力学。

孤立气团非常稀薄。每立方厘米只有几十个氢分子。分子之间的关联很弱。此外,配景辐射的光子均衡态中光子是向各个偏向活动的。它们是碰撞粒子,所以显现与系统纷歧致的速度,即显现破例是正常的。

银河系包含的粒子是太阳系的几千亿倍。所以,前者的破例情形要比后者“严重”。这个严重性首要示意在以下两方面:

其一,银河系的首要成员不是分布在赤道面上,而是分布在包含了赤道面的一层空间中。也就是说,成员对赤道面的偏离比太阳系成员的要大得多。不外,再大,它们也只是偏离。

其二,与彗星比起来,球状星团复杂得多。不外,把它们都算作系统的一个成员,它们活动的配合点就是根基的了。这些配合点首要有:轨道都是偏幸率对照大的椭圆;它们相对系统中心的角动量偏向与系统的角动量偏向分歧;大多数时间,它们活动在远离系统赤道面的空间。

让我们来考虑球状星团的形成。

在星系级扭转气团孤立之后,粒子在各自的初始前提下介入热活动和引力活动。与初始位置和初始速度的偏向相关的粒子(相对于系统中心的)角动量也是初始前提,然则,角动量与位置和速度分歧,它是守恒的。就是说,在之后的活动,或许碰撞中,它都是守恒的。所以,粒子在活动中就会按照各自角动量的偏向和巨细离别群集。一些角动量偏向与系统角动量偏向分歧的另类粒子会群集在一路。它们的角动量偏向与大多数粒子的分歧。当人人都向系统中心或赤道面上群集时,它们自行其是地活动。远离公共的情况轻易形成孤立气团。它们相对系统中心来说,具有几乎沟通的角动量。加上相差不多的位置,如许的氢分子就有相差不多的速度。此外,相对稀少的前提使得粒子间的碰撞大为削减。削减了新的局部角动量发生的或者性。所以,如许形成的孤立气团是没有自旋的。个中形成的恒星也不是扭转恒星。再由如许的恒星构成的球状星团也是没有自旋的。粒子的活动状况是非常相似的,根基上都成团了。所以,球状星团中星际粒子非常少。

特别的情况使得孤立气团形成的或者性对照大一点。所以,它们都是早期恒星,而且,对照拥挤。

球状星团的成员都是早期恒星这个事实解说,形成银河系的扭转孤立气团显现得对照早。不外,那时它只是密度相对低的区域。因为宇宙膨胀,它的界限区域越来越大。也就是说,与情况越来越远。它内部的粒子就按照本身的角动量“成帮结伙”了。

太阳系内的重元素应该是银河系内数个早期大恒星灭亡时喷发来的。

应该解说,不克把球状星团与恒星胎雷同。也就是说,不克把球状星团的成员——恒星,算作是像恒星胎成员——氢分子一般。不克用恒星发源的动力学处理球状星团。因为像太阳那样的恒星质量是氢分子的10^57倍。这就决意了恒星的活动速度根基上是由引力带来的。它的热活动速度要小几十个数量级,完全能够忽略。也就是说,恒星胎是热力学系统,而球状星团是力学系统。

角动量大的粒子、星子等系统成员不会群集的系统中心。与系统角动量偏向根基沟通的大角动量成员会群集在赤道面上远离中心的区域。这种成员按角动量分布的图像天然地回覆了下述问题:为什么集中了系统99%多质量的太阳却只有大约1/10的角动量?而只有1%不到的外层行星却有90%的角动量?

这问题一向困扰着由所谓“引力不不乱性”注释恒星发源的“坍缩理论”。

实际上,在坍缩理论中如许的老迈难问题还有一些,例如,彗星发源等。在《恒星发源动力学》,它倒是很天然的。

这里,要害身分是角动量守恒。

坍缩理论不克将角动量守恒纳入个中。

《恒星发源动力学》方程天然地包含了角动量守恒。

若是仅仅从系统外形和活动模式来说,不考虑发光的强弱,那么,与太阳系雷同的还有它的子系统。个中,木星系统和土星系统最像,都像扭转着的盘子。

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银河系、太阳系、木星系统巨细差别非常大。然则,它们却具有这么多相似点。要害身分照样角动量守恒。

神秘的恒星将是地球飘泊时停泊的港湾。

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